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屏幕印刷采用17μm布線
?。?）屏幕印刷是用于半導(dǎo)體層、絕緣膜、金屬層、有色層及粘著層等的印刷技術(shù)。屏幕印刷的優(yōu)點是設(shè)備價格低廉，僅為1000萬日元左右。而且，對印刷用墨水材料的制約因素較少，材料使用效率高達約80％。主要適合于大面積成膜注1）。
注1）加工尺寸較大，為數(shù)十μm，缺點是很難制成厚度小于30μm的薄膜。
近年來，屏幕印刷量產(chǎn)水平的加工尺寸已從100μm微細化到了30μm。線寬為30μm的加工主要面向PDP用防電磁波膜的量產(chǎn)化。日本大型屏幕印刷企業(yè)紐朗（NEWLONG）精密工業(yè)開發(fā)出了微細化至17μm的技術(shù)。通過在薄膜底板的表面進行加工實現(xiàn)了微細化。采用屏幕印刷繪制線寬/線間隔（L/S）小于30μm的圖形時，存在薄膜底板上的墨水產(chǎn)生大面積浸濕的問題。因此，該公司開發(fā)出了將17μm布線印刷于可在表面形成多孔質(zhì)層的聚乙烯對苯二甲酸酯（PET）薄膜上的技術(shù)。該多孔質(zhì)層可吸收印刷在薄膜底板上的墨水，防止涂布處的周圍產(chǎn)生大面積浸濕。
通道長1μm的有機晶體管
?。?）噴墨涂布主要用于有色層、布線層、絕緣層及半導(dǎo)體層等的形成。噴墨的優(yōu)點是無需底板，可直接涂布于平面的必要部分。
近年來，噴墨涂布的繪制尺寸已從數(shù)十μm微細化到了20μm左右。不過利用普通噴墨頭進行量產(chǎn)時的繪制直徑約為13μm。小于13μm的微細化技術(shù)尚處于研究階段，不過已開發(fā)出了通道長為1μm的有機晶體管。
通道長為1μm的有機晶體管是由東京大學(xué)工學(xué)系研究科量子相電子研究中心副教授染谷隆夫與德國馬普固體研究所（Max Planck Institute for Solid State Research）共同開發(fā)而成。在有機半導(dǎo)體層上形成了Ag材料的源極和漏極，電極寬度為2μm，厚度為25nm。
利用普通噴墨頭進行量產(chǎn)時的圖形直徑僅為13μm左右，噴出的液滴最小為1pl。染谷的研究小組實現(xiàn)液滴微量化的理由是使用了噴出液滴僅為原噴墨1/1000以下的fL（飛升）級超微細液滴噴射技術(shù)注2）。實現(xiàn)1fL液滴噴射后，液滴直徑為1.3μm，數(shù)值減小了1位數(shù)。該噴射技術(shù)是產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所（產(chǎn)綜研）納米科技部門開發(fā)的“高級噴墨”技術(shù)注3）。
注2）在噴墨技術(shù)中，“目前還沒有控制液滴量超過高級噴墨的方法”（開發(fā)使用噴墨技術(shù)的電子元件的技術(shù)人員）。因此，要形成直徑小于1μm的微細圖形時，需要考慮采用其它方法。微細化的限制因素取決于噴墨技術(shù)原理。由于液滴越小，表面積與體積的比越大，溶媒會瞬間干燥。液滴小于1μm時，溶媒在噴出瞬間干燥。
注3）產(chǎn)綜研沒有公開噴射fl級微細液滴的技術(shù)詳情。
另外，近年來，噴墨材料的種類不斷增多。ITO（銦錫氧化物）、Cu和Si等原來很難用作墨水的材料均現(xiàn)在均能制成墨水，實現(xiàn)了金屬布線和半導(dǎo)體涂布注4）。
注4）噴墨涂布用墨水材料的制約因素很多，需要滿足多個條件，如使用的溶劑不溶解噴頭、噴出的粘度易于調(diào)整、噴射的液滴不因噴頭發(fā)生變形等。
nm級微細圖形成型
（3）成型技術(shù)就是在薄膜底板上形成三維構(gòu)造的技術(shù)。膜上圖形成型有兩種方法。一種是擠壓成型，就是將溶融的聚合物制成薄膜時形成圖形的方法，另一種是利用涂布在薄膜上的UV硬化樹脂形成圖案的方法。前者用于形成液晶面板用帶透鏡的擴散板和導(dǎo)光板，后者用于形成液晶面板用棱鏡板和電子紙扇形構(gòu)造。
目前，使用筒狀模具的成型在量產(chǎn)水平方面，線寬和直徑的加工尺寸均微細化到了30μm左右。預(yù)計今后將通過使用形成nm級圖形的模具成型的納米壓印技術(shù)，實現(xiàn)達數(shù)十nm的微細化。
除成型技術(shù)外，成型的微細化還得益于模具制作技術(shù)。比如，利用筒狀模具在薄膜上連續(xù)壓印圖形時，使用筒狀模具形成無縫圖形的技術(shù)至關(guān)重要。該技術(shù)尚處于研究階段，不過日本首都大學(xué)東京城市環(huán)境專業(yè)城市環(huán)境科學(xué)研究科教授益田秀樹聯(lián)合神奈川科學(xué)技術(shù)研究所，共同開發(fā)出了利用陽極氧化在Al表面制作nm級螺距的點形狀的技術(shù)。Al氧化后形成A2O3，通過電壓和溶液的組成優(yōu)化，部分Al發(fā)生溶解，形成等間隔的nm級孔注5）。
注5）此孔的平均螺距取決于陽極氧化的電壓。比如，印加40V電壓時，以100nm的螺距排列孔。
2015年電子遷移率將達到10cm2/Vs
?。?）上述三種加工方法中，屏幕印刷和噴墨涂布等使用的材料的發(fā)展尤為顯著（圖4）。電子遷移率與非晶硅同為1cm2/Vs的有機半導(dǎo)體材料已達到實用水平注6）。2015年有機半導(dǎo)體的電子遷移率將提高到多晶硅水平，為10cm2/Vs。原因是改進技術(shù)，使溶媒更易溶解高電子遷移率的材料。
注6）除提高了涂布型半導(dǎo)體材料的性能外，還確立了更穩(wěn)定的制造方法?！霸缭趲啄昵?，即使使用相同的有機半導(dǎo)體材料，其特性也會因不同的元件廠商或不同批次的試制發(fā)生改變。現(xiàn)在，通過改進有機半導(dǎo)體的涂布技術(shù)以及底板、半導(dǎo)體材料和絕緣膜材料的界面的控制技術(shù)，在使用同一有機半導(dǎo)體材料時，很少出現(xiàn)特性產(chǎn)生較大差異的情況”（索尼）。
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?。?）屏幕印刷是用于半導(dǎo)體層、絕緣膜、金屬層、有色層及粘著層等的印刷技術(shù)。屏幕印刷的優(yōu)點是設(shè)備價格低廉，僅為1000萬日元左右。而且，對印刷用墨水材料的制約因素較少，材料使用效率高達約80％。主要適合于大面積成膜注1）。
注1）加工尺寸較大，為數(shù)十μm，缺點是很難制成厚度小于30μm的薄膜。
近年來，屏幕印刷量產(chǎn)水平的加工尺寸已從100μm微細化到了30μm。線寬為30μm的加工主要面向PDP用防電磁波膜的量產(chǎn)化。日本大型屏幕印刷企業(yè)紐朗（NEWLONG）精密工業(yè)開發(fā)出了微細化至17μm的技術(shù)。通過在薄膜底板的表面進行加工實現(xiàn)了微細化。采用屏幕印刷繪制線寬/線間隔（L/S）小于30μm的圖形時，存在薄膜底板上的墨水產(chǎn)生大面積浸濕的問題。因此，該公司開發(fā)出了將17μm布線印刷于可在表面形成多孔質(zhì)層的聚乙烯對苯二甲酸酯（PET）薄膜上的技術(shù)。該多孔質(zhì)層可吸收印刷在薄膜底板上的墨水，防止涂布處的周圍產(chǎn)生大面積浸濕。
通道長1μm的有機晶體管
?。?）噴墨涂布主要用于有色層、布線層、絕緣層及半導(dǎo)體層等的形成。噴墨的優(yōu)點是無需底板，可直接涂布于平面的必要部分。
近年來，噴墨涂布的繪制尺寸已從數(shù)十μm微細化到了20μm左右。不過利用普通噴墨頭進行量產(chǎn)時的繪制直徑約為13μm。小于13μm的微細化技術(shù)尚處于研究階段，不過已開發(fā)出了通道長為1μm的有機晶體管。
通道長為1μm的有機晶體管是由東京大學(xué)工學(xué)系研究科量子相電子研究中心副教授染谷隆夫與德國馬普固體研究所（Max Planck Institute for Solid State Research）共同開發(fā)而成。在有機半導(dǎo)體層上形成了Ag材料的源極和漏極，電極寬度為2μm，厚度為25nm。
利用普通噴墨頭進行量產(chǎn)時的圖形直徑僅為13μm左右，噴出的液滴最小為1pl。染谷的研究小組實現(xiàn)液滴微量化的理由是使用了噴出液滴僅為原噴墨1/1000以下的fL（飛升）級超微細液滴噴射技術(shù)注2）。實現(xiàn)1fL液滴噴射后，液滴直徑為1.3μm，數(shù)值減小了1位數(shù)。該噴射技術(shù)是產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所（產(chǎn)綜研）納米科技部門開發(fā)的“高級噴墨”技術(shù)注3）。
注2）在噴墨技術(shù)中，“目前還沒有控制液滴量超過高級噴墨的方法”（開發(fā)使用噴墨技術(shù)的電子元件的技術(shù)人員）。因此，要形成直徑小于1μm的微細圖形時，需要考慮采用其它方法。微細化的限制因素取決于噴墨技術(shù)原理。由于液滴越小，表面積與體積的比越大，溶媒會瞬間干燥。液滴小于1μm時，溶媒在噴出瞬間干燥。
注3）產(chǎn)綜研沒有公開噴射fl級微細液滴的技術(shù)詳情。
另外，近年來，噴墨材料的種類不斷增多。ITO（銦錫氧化物）、Cu和Si等原來很難用作墨水的材料均現(xiàn)在均能制成墨水，實現(xiàn)了金屬布線和半導(dǎo)體涂布注4）。
注4）噴墨涂布用墨水材料的制約因素很多，需要滿足多個條件，如使用的溶劑不溶解噴頭、噴出的粘度易于調(diào)整、噴射的液滴不因噴頭發(fā)生變形等。
nm級微細圖形成型
（3）成型技術(shù)就是在薄膜底板上形成三維構(gòu)造的技術(shù)。膜上圖形成型有兩種方法。一種是擠壓成型，就是將溶融的聚合物制成薄膜時形成圖形的方法，另一種是利用涂布在薄膜上的UV硬化樹脂形成圖案的方法。前者用于形成液晶面板用帶透鏡的擴散板和導(dǎo)光板，后者用于形成液晶面板用棱鏡板和電子紙扇形構(gòu)造。
目前，使用筒狀模具的成型在量產(chǎn)水平方面，線寬和直徑的加工尺寸均微細化到了30μm左右。預(yù)計今后將通過使用形成nm級圖形的模具成型的納米壓印技術(shù)，實現(xiàn)達數(shù)十nm的微細化。
除成型技術(shù)外，成型的微細化還得益于模具制作技術(shù)。比如，利用筒狀模具在薄膜上連續(xù)壓印圖形時，使用筒狀模具形成無縫圖形的技術(shù)至關(guān)重要。該技術(shù)尚處于研究階段，不過日本首都大學(xué)東京城市環(huán)境專業(yè)城市環(huán)境科學(xué)研究科教授益田秀樹聯(lián)合神奈川科學(xué)技術(shù)研究所，共同開發(fā)出了利用陽極氧化在Al表面制作nm級螺距的點形狀的技術(shù)。Al氧化后形成A2O3，通過電壓和溶液的組成優(yōu)化，部分Al發(fā)生溶解，形成等間隔的nm級孔注5）。
注5）此孔的平均螺距取決于陽極氧化的電壓。比如，印加40V電壓時，以100nm的螺距排列孔。
2015年電子遷移率將達到10cm2/Vs
?。?）上述三種加工方法中，屏幕印刷和噴墨涂布等使用的材料的發(fā)展尤為顯著（圖4）。電子遷移率與非晶硅同為1cm2/Vs的有機半導(dǎo)體材料已達到實用水平注6）。2015年有機半導(dǎo)體的電子遷移率將提高到多晶硅水平，為10cm2/Vs。原因是改進技術(shù)，使溶媒更易溶解高電子遷移率的材料。
注6）除提高了涂布型半導(dǎo)體材料的性能外，還確立了更穩(wěn)定的制造方法?！霸缭趲啄昵?，即使使用相同的有機半導(dǎo)體材料，其特性也會因不同的元件廠商或不同批次的試制發(fā)生改變。現(xiàn)在，通過改進有機半導(dǎo)體的涂布技術(shù)以及底板、半導(dǎo)體材料和絕緣膜材料的界面的控制技術(shù)，在使用同一有機半導(dǎo)體材料時，很少出現(xiàn)特性產(chǎn)生較大差異的情況”（索尼）。
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